城市污水厂设计实例

1、城市污水厂设计实例一、 城市污水基本情况1、 进水水质指标水量Q=10×104m3/d，变化系数K=1.3，其他指标见表3-1。表3-1 城市污水进水水质指标指标CODcrBOD5SSTNTPpH单位（mg/L）2005001003001002502040482、处理要求处理后的污水应达到污水综合排放标准(GB89781996)的一级标准，见表3-2。表3-2 污水综合排放一级标准指标(mg/L)CODcrBOD5SSNH3NP(以磷酸盐计)pH一级标准6020201569二、 粗格栅水量 Q=10×104m3/d=4166.7 m3/h=1.1574 m3/s，取变化系数

2、K=1.3；则Qmax=Q×K=13×104m3/d=5416.7 m3/h=1.5 m3/s； Qmin=Q/K=7.7×104m3/d=3205.15 m3/h=0.89 m3/s；城市污水进水水质典型值取为：CODcr=350 mg/L，BOD5=250 mg/L，SS=200 mg/L，NH3N=30 mg/L，TP=5 mg/L。 栅槽宽度 栅条的间隙数n个 取=60°，栅条间隙b=，栅前水深h=，过栅流速v=/s，格栅设三组，按三组同时工作设计，则（个）26（个） 栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，取。设栅条宽度s=，则栅槽宽度：

3、m 通过格栅的水头损失h1 进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽m其渐宽部分展开角1=20°，进水渠道内的流速为/sm 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m 通过格栅的水头损失h2 h2=h0×k 栅后槽总高度H 设栅前渠道超高h1= 栅槽总长度L H1为栅前渠道深=h+h1=1.0+0.4=，取。 每日栅渣量W 取W1=3/103m3污水 采用机械清渣。格栅规格：×，选用GH-1200型链式旋转格栅，60°角安装。三、 提升泵房 水泵的选择进水管流速取为v=/s，则，取DN=600mm。管内流速最小水量时考虑三台水泵工作，则校核管内流速，满足要求。输水

4、管，取DN=1200mm。考虑6台水泵，四用两备，最小水量时，运行三台泵。每台水泵的容量为3有效水深采用2m2，集水池的底部设有集水坑，其深度取为，池底向坑口倾斜，坡度取为0.1。水力损失计算： 沿程损失：管道沿程损失取/km，管线总长度约100m，则损失H1 局部阻力损失估算：其中拦污网=1.0，喇叭口=0.2，弯头=1.2×3=3.6，电动蝶阀=2×0.2=0.4，单向阀=1.7，渐扩=0.2，渐缩=0.2， 所以Hf=（1.0+0.2+3.6+0.4+1.7+0.4）×1.52/（2×9.8）=水位差：H3=16m，自由水头总水头H= H3+1.0

5、+0.85+0.2=，水泵扬程不小于H。单台水泵供水能力Q=1354.2 m3/h 选用350QW1500-26潜水排污泵，四用两备。泵的参数：泵型号350QW1500-26，出水口径350mm，流量1500 m3/h，扬程26m，转速740r/min，轴功率126.27kw，配用功率160kw ，泵效率82.17%，泵重2880kg。 水泵的电机选用Y315M2-4，其参数：转数1480 r/min，功率160kw，功率93%。 起重设备选择泵重2880kg，电机重1160kg，总重288011604040kg因此选用LD型电动单梁桥式起重机LD1075，参数：起重量6T，跨度m，运行速度7

6、5m/min。 泵房的设计泵房的宽：B泵房的长：L= 4×1.52×42×0.96.0泵房的高度：H= 。四、 细格栅 栅槽宽度 栅条的间隙数n个 取=60°，栅条间隙b=，栅前水深h=，过栅流速v=/s，格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核，则（个）78（个） 栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，取。设栅条宽度s=，则栅槽宽度：m 通过格栅的水头损失h2 进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽m其渐宽部分展开角1=20°，进水渠道内的流速为/sm 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m 通过格栅的水头损失h2 h2=h

7、0×k 栅后槽总高度H 设栅前渠道超高h1= 栅槽总长度L H1为栅前渠道深=h+h1=1.0+0.4= 每日栅渣量W 取W1=3/103m3污水 采用机械清渣。格栅规格：×选用XWB-2-2型背耙式格栅，格栅宽度2000mm，耙齿有效长度100mm，格栅间距10mm，提升速度2m/min，电机功率0.8kw。五、 曝气沉砂池 池子总有效容积VV=Qmax×t×60=1.5×5×60=450m3其中t为最大设计流量时的停留时间，取t=5min。 水流断面积A 取V1=/s， 则 池总宽度B 其中h2为有效水深，取h2= 每个池子宽度b

8、 取n=2，b=B/n=6/2=3m宽深比 b/h2=3/2.5=1.2，满足要求。 池长L L=V/A=450/15=30m 每小时所需空气量 取d=3/m3污水q=d×Qmax×3600=0.2×1.5×3600=1080m3/h风管的计算：干管：风量，风速v=/s管径 ，取d=200mm。则风速 支管：沿池长方向布置向下的竖管，每2m设一根，距离池底，共15×2=30根，每根的风量，为了保证池中污水的旋流速度达到要求，取风速为v=/s，则管径，取d1=50mm。则风速 在支管的末端布置管径为50mm的横向穿孔管，单边向下45°打

9、孔，孔径选择，间距为100mm。风机的选择：流量 Q=1080m3/h=18m3/min管长：干管：L=100m，支管：L1=90m局部损失当量直径（）表3-3 局部阻力系数名称型号数量系数k弯头DN2003DN5030阀门DN2001DN5030干管：L0=+=支管：L0=+=沿程阻力损失：查表得：2a，h1=0.376×（90+123.47）=80.26 mmH2a总的压力损失：H=h+h1+h2+h3=0.753+0.787+3+2+3×103a（穿孔管取为3 kpa，富余水头取为2 kpa）选用TSD150型风机，一用一备。风机参数：型号：TSD150，转速：115

10、0r/min，升压：49.0 kpa，流量：3/min。配套电机：型号：Y200L-4，功率30kw。机组最大重量730kg。 沉砂室沉砂斗体积V0设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为：6m3其中T=2d，K=1.3，X城市污水的沉砂量一般采用30m3/106m3污水。每个贮砂池的容积V0=V/2=3m3 贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗底宽b1=，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高h3=贮砂斗上口宽 砂斗的容积 ， 满足要求。贮砂室的高度h3，池底坡度i=0.10.5，取i=0.5，坡向砂斗，则沉砂池总高度 H=h1+h2+h3=0.5+2.5+0.9= (设超高h1=) 验

11、算最小流速在最小流速时，只有一格工作，Qmin=3/s 在0.08/s之间，符合要求。吸砂设备：SXS-2，池宽23m，池深13m，潜水泵型号AV14-4（潜水无堵塞泵），提靶装置功率0.55kw（单靶），驱动装置功率0.37kw，行驶速度25m/min。螺旋式砂水分离器（选用两台）：型号：LSSF-420；处理量：2735L/s；电动机功率：0.75kw。六、 DE型氧化沟通过前面的处理，BOD5和CODcr的去除率为10%；SS去除率约为30%，则进入氧化沟的水质：BOD5=250×（110%）=225mg/L ；CODcr=350×(110%)=315 mg/L ；S

12、S=200×(130%)=140mg/L。氧化沟设计流量：Q=Qmax=13×104m3/d=5416.7 m3/h=1.5 m3/s设计进水水质：BOD5浓度S0=225mg/L；TSS浓度X0=140 mg/L；VSS=105mg/L(取城市污水VSS/TSS=0.75)；TKN=40 mg/L；NH3N=30 mg/L；碱度SALK=280 mg/L；最低水温T=14；最高水温T=25。设计出水水质：BOD5浓度Se=20mg/L；TSS浓度Xe=20 mg/L；NH3N=15 mg/L；TN=20 mg/L；污泥产率系数Y=0.55；混合液悬浮固体浓度（MLSS）X

13、=4000 mg/L；混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）Xv=3000 mg/L；内源代谢系数Kd=0.055；20脱硝率qdn=（还原的NO3N）/kgMLVSS·d。 去除BOD5 氧化沟出水溶解性BOD5浓度S 为了保证氧化沟出水BOD5浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度S S=SeS1 S1为出水中VSS所构成的BOD5浓度S1=1.42×(VSS/TSS)×出水TSS×(1e-0.23×5)=1.42×0.75×20×（1e-0.23×5）=14.56 mg/LS=SeS1=20

14、14.56=5.44 mg/L 设计污泥龄。首先确定硝化速率N（取设计PH=7.0），计算公式：NNH3N的浓度，mg/L；氧的半速常数，mg/L，取为1.3；O2反应池中溶解氧浓度，mg/L，取为2 mg/L；硝化反应所需的最小污泥龄，考虑到安全系数，取实际的污泥龄 好氧区体积根据氧化沟计算硝化区的方法，算出好氧区体积，对照污泥负荷计算的以有机物去除为主要目的的好氧区体积，看污泥负荷法的容积能否满足硝化的需要。好氧区体积：校核污泥负荷污泥负荷有点偏大，故重新核算。对于有机物的去除，污泥负荷取为反应器容积 因此该容积可以满足硝化的需要。故好氧区体积为 好氧区水力停留时间t1 剩余污泥量X去除每

15、1kg BOD5产生的干污泥量： 脱氮 需氧化的氨氮量N1，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为：需要氧化的NH3-N量N1=进水TKN出水NH3-N生物合成所需氮N0N1 脱氮量Nr Nr=进水TKN出水TN用于生物合成的所需氮N0Nr=40205.651=14.349 mg/L 碱度平衡 硝化反应需要保持一定的碱度，一般认为，剩余碱度达到100 mg/L（以CaCO3计），即可保持PH7.2，生物反应能够正常进行。每氧化1mgNH3N需要消耗7.14mg碱度；每氧化1mg BOD5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO3N产生3.57mg碱度。剩余碱度SALK1

16、=原水碱度硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度此值可保持PH7.2，硝化和反硝化反应能够正常进行。 脱氮所需的容积V2脱效率qdn(t)=qdn(20)(t20)14时qdn=0.035×1.08(1420)=(还原的NO3N)/kgMLVSS脱氮所需的容积 脱氮水力停留时间t2 氧化沟总容积V及停留时间t校核污泥负荷：·d，满足要求。 需氧量计算 计算需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量剩余污泥中BOD5需氧量+去除NH3N耗氧量剩余污泥中去除NH3N的耗氧量脱氮产氧量a. BOD5需氧量D1 D1=a×Q×(S0S)+b×V

17、×X=0.55×13×104×(0.2250.00544)+0.1×97207×3.0=4.4861×104kg/db. 剩余污泥中BOD5需氧量D2(用于生物合成的那部分BOD5需氧量)c. 去除NH3N的需氧量D3( 每1kgNH32)D3=4.6×(TKN出水NH3N)×Q/1000=4.6×（4015）×13×104/1000=14950kg/dd. 剩余污泥中NH3N的耗氧量D4D4=4.6×污泥含氮率×氧化沟剩余污泥X1=4.6×0.

18、124×5924.0=/de. 脱氮产氧量D5（每还原1kgN22）D5=2.86×脱氮量=2.86×14.349×13×104/1000=/d总需氧量AOR=D1D2+ D3D4D5=4.4861×1048412.0+149503379.055335.0=/d考虑安全系数1.4，则AOR=1.4×42684.85=/d去除每1kgBOD5的需氧量： 标准状态下需氧量SOR好氧段曝气采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器设于距池底处，出口处的淹没水深为h=，氧转移效率EA=20%，设计温度T=25，将实际需氧量AOR换算成标准状态

19、下的需氧量SOR。Cs(20)20时氧的饱和度,取Cs(20)=9.17 mg/L；Cs(25)25时氧的饱和度,取Cs(25)=8.38 mg/L；CL溶解氧浓度，取2mg/L；修正系数，取0.85；修正系数，取0.95；T进水最高温度，； =所在地区实际气压/1.013×105，取为1.0。空气扩散器出口处绝对压力：h为空气扩散器出口处水深。曝气设备选用BYW-1.2，曝气量0.83m3/h·个，服务面积0.30.75m22/kw·h，阻力300mmH2O。直径D=200mm，厚度=20mm，微孔平均孔径150m，孔隙率4050%。 空气离开曝气池表面时，氧的

20、百分比为：曝气池中平均溶解氧浓度：标准需氧量为：考虑安全系数k=1.4，则最大时标准需氧量为：SORmax=1.4×SOR=1.4×66558.13=/d=/h曝气池的平均供气量为： 设计供气量=k×Gs=1.4×46174.8=3/h，取为64645 m3/h。去除每1kgBOD5的标准需氧量：每小时每立方米污水供气量=64645/5416.7=3空气/m3污水，满足鼓风曝气规范大于3的要求。每个释放器服务面积为2，每座氧化沟共108个小环路均匀分布在池底，每个环路有阀门控制。风管的计算：管径：主干管：流量Q1=64545/2=3/h=3/s风速取v=

21、10m/s，管径 取主干管管径为DN=1100mm。则风速干管：每条氧化沟设2根干管。干管流量Q2 =流速取为v=12m/s，则管径 ，取DN1=700mm。则流速 ，满足要求。支管：每根主管设54根支管，流量 ，流速取为v=/s，则管径 ，取为DN2=100mm。则流速 ，满足要求。所需空气压力p（相对压力）：a式中：h1供风管道沿程阻力，m；h2供风管道局部阻力，取h1+h22O；h3曝气器淹没水头，h32O；h4曝气器阻力，h422O。风机的选择：风量：Q=64545m3/h=3/min；选用六台离心式鼓风机，四用两备。则每台风机的风量为：Q13/min选用C400-1.5型多级离心式鼓

22、风机，进口工况：流量：400m3/min，压力（绝对大气压）：1atm，温度：25。出口升压（绝对大气压）：1.5atm，所需功率：425kw，主轴转速：2960r/min。电动机：功率500kw，电压6000V。 氧化沟尺寸设2座氧化沟，单座氧化沟有效容积V1 =V/2=97207/2=4.8604×104m3，有效水深为4m，则面积为A=V1/h=4.8604×104/4=12151m2每组沟道采用相同容积V0= V1/2=4.8604×104/2=2.4302×104 m3每组沟道单沟宽度B=，有效水深h=，超高为，中间分隔墙厚度b=每组沟道面积A

23、=V0/h=2.4302×104/4.0=2弯道部分的面积直线段部分面积直线段长度，取。则氧化沟的规格：2××56m×氧化沟中设置水下推进器，功率按58w/m3池容计算，则混合全池污水所需功率（单池）为：5×4.8604×104=243.0kw，选用QJB7.5/4-2500/2-63型推流搅拌机（D=2500mm），要保持池中水的流速不小于/s，则每台推流搅拌机可以使约40m的水流达到/s。所以每条沟设8台，每隔40m并排设两台，每座氧化沟共32台。其参数：额定功率：7.5kw，叶轮直径：2500mm，叶轮转速：63r/min，水推

24、力：4330N。 进水管和出水管进出水管流量管道流速V=/s，则管道过水断面管径，取1000mm。校核管道流速，满足要求。七、 厌氧池 确定污泥浓度X=4g/L，污泥指数SVI=120mL/g，回流污泥浓度回流比，取75%，符合要求。 厌氧池容积厌氧池容积VA=Q×(1+ R)×t=5416.7×（1+0.75）×0.7=3（t为水力停留时间）每座氧化沟前设一座厌氧池，每座厌氧池容积为：采用厌氧池，有效水深5m，面积厌氧池的规格：2×37m×18m×（超高）厌氧池内设潜水搅拌机，所需功率按5w/m3污水计算，混合全池污水所需

25、功率为3317.8×5=16.6kw。选用QJB4.0/6-320/3-960型混合搅拌机，每座氧化沟设4台。其参数：额定功率：4kw，叶轮直径：320mm，叶轮转速：960r/min，水推力：609N。 污泥回流设备污泥回流比R=75%；污泥回流量QR=RQ=75%×13×104=9.75×104m3/d=4.06×103 m3/h，设回流泵房两座，每座内设4台潜污泵（三用一备）单泵流量Q1=QR/6=677m3/h。选用350QW700-22型潜水排污泵，其参数：出水口径350mm，流量700 m3/h，扬程22m，转速990r/min，轴

26、功率50.62kw，配用功率75kw ，泵效率80.91%，泵重1870kg。八、 配水井 进水管管径D1配水井进水管的设计流量为Q=Qmax=13×104m3/d=5416.7 m3/h=1.5 m3/s=1500L/s当进水管管径D1=1400mm时，查水力计算表，得知V=/s(</s)，满足设计要求。 矩形宽顶堰1354.2 m3/h=/s。配水采用矩形宽顶溢流堰之至配水管。 堰上水头H因单个出水溢流堰的流量q=/s（>100L/s），一般大于100 L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取）。矩形堰的流量 H堰上水头，mb堰宽，

27、m，取堰宽b=m0流量系数，通常采用0.3230.332，取0.33。则 堰顶厚度B 根据有关实验资料，当2.5<B/H<10时，属于矩形宽顶堰。取B=，这时B/H=3.0（在2.510范围内），所以，该堰属于矩形宽顶堰。 配水管管径D2 设配水管管径D2=800mm，流量q=3/h，查水力计算表，得知V=/s。 配水漏斗上口口径D 按配水井内径的1.5倍设计D=1.5×D1=1.5×1400=2100mm。九、 二沉池每座氧化沟设2座二沉池，则n=4。 沉淀部分水面面积F根据生物处理厂的特性，选取二沉池表面负荷q=3/m2·h 池子直径D，取D=42

28、m。 校核固体负荷Gkg/（m2·d） 沉淀部分的有效水深h2 污泥区的容积V设计采用周边传动的刮吸泥机排泥，污泥区容积按2h贮泥时间确定。（XR二沉池底流生物固体浓度，取为10000mg/L）每个沉淀池污泥区的容积V=10524/4=2631m3 污泥区高度h4 污泥斗高度 设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D2=，上部直径D1=，倾角60°。则 圆锥体高度1m 竖直段污泥部分的高度，取为。污泥区的高度h4=h4+h4+h4=1.3+1+1.6= 沉淀池的总高度H设超高h1=，缓冲层高度h3=H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.0+3.9+0.5=二沉池规格：

29、4×42m×设备选择：选用ZBG-42型周边传动桥式刮泥机，参数：池径42m；周边线速：23m/min；单边功率：0.75kw。十、 消毒池采用液氯消毒，投氯量按7mg/L计算，仓库储量按20d计算。 加氯量G 储氯量W 氯瓶及加氯机氯瓶数量 采用容量为1000kg的氯瓶，共20只。加氯机选型 采用545kg/h加氯机2台，l用1备。 接触池 接触池容积V=Qmax×t=5416.7×0.5=3 采用矩形隔板式接触池两座n=2，每座池容积V13取接触池有效水深，单格宽b=3m，则池长L=18×3=54m，水流长度L=72×3=216m

30、每座接触池的分格数=216/54=4（格） 复核池容 由以上计算，接触池宽B=3×4=12m，长L=54m，水深h=，所以V1=54×12×2.5=1620m3>1354.2 m3接触池出水设溢流堰。十一、污泥浓缩池由前面得：剩余污泥量X=，污泥含水率取为p1=99.6%，则排出的污泥体积为：（污泥浓度按1000kg/m3计）浓缩后的污泥含水率取为p2=97%。浓缩前固体浓度 浓缩后固体浓度 浓缩污泥为剩余活性污泥，故取污泥固体通量选用M=30kg/（m2·d）浓缩池面积 采用一个浓缩池，则浓缩池直径为 ，取为18m。浓缩池高度：浓缩池工作部分的有

31、效水深 ，取5m；式中，T为浓缩时间，取为16h。超高h1=，缓冲层高度h3=，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=0.05，污泥斗下底直径D1=，上底直径D2=。池底坡度造成的深度 污泥斗高度 ，污泥斗斗壁与水平面形成的角度取为60°。浓缩池的高度 ，取为。十二、 脱水机房污泥经过脱水后，其体积变为： ，则则其质量为：通过带式压滤机后泥饼含水率达到80%，污泥通过在宽200mm的实验用滚压带式压滤机上试验，结果见表3-4。表3-4 压榨试验记录原污泥含水率/%滤布移动速度/（m/min）滤饼含水率/%污泥产率/（kg干泥/h）907322908132908240908650根据实验结果作

32、滤布移动速度和泥饼含水率、过滤产率关系图，见图3-1。图3-1 滤布移动速度和滤饼含水率、过滤产率关系1滤布移动速度和滤饼含水率关系；2滤布移动速度和过滤产率关系查图可知，当滤饼含水率达80%时，滤布移动速度为v=/min，过滤产率为31kg/h，则滤布宽为的滚压带式压滤机的过滤产率为： kg干泥/h，考虑1.3的安全系数，过滤产率为：kg干泥/h若脱水机工作每日三班，24h运行。则所需压滤机台数为：台，取n=2选用DY-2000型带式压滤机三台，两用一备。其参数：滤带有效宽度：2000mm，滤带运行速度：0.44m/min，进料污泥含水率：9598%，滤饼含水率7080%，产泥量：50500kg/h·m2，用电功率：2.2kw。附属设备： 污泥投配设备。选用3台单螺杆污泥投配